DE3402743C2

DE3402743C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewindeherstellung

Info

Publication number: DE3402743C2
Application number: DE3402743A
Authority: DE
Inventors: Helmut Friedrich 7307 Aichwald Link; Günther 7312 Kirchheim Trautmann
Original assignee: Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen De; Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen
Current assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Priority date: 1984-01-27
Filing date: 1984-01-27
Publication date: 1986-09-25
Also published as: JPH0741468B2; JPS60161028A; DE3402743A1; US4606683A; CH666429A5

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Gewinden sowie Werkzeugmaschine zum Gewindefräsen, wobei zur Vermeidung hoher Schnittgeschwindigkeiten sowie zur Erzeugung kurzer Späne ein Fräser verwendet wird, welcher mehrere, mindestens einen Gewindegang bildende Zähne aufweist, sich an der Eingriffsstelle gegenläufig zum Werkstück dreht, das letztere bei der Herstellung eines Außengewindes mit erheblichem radialem Spiel umfaßt oder bei der Herstellung eines Innengewindes vom Werkstück mit erheblichem radialem Spiel umfaßt wird und wobei der Vorschub s des Fräsers folgende Bedingung erfüllt: $A s = h · (1 - i) $A Hierin bedeuten h die Steigung des herzustellenden Gewindes und i das von 1 verschiedene Drehzahlverhältnis von Fräser und Werkstück.

Description

λ = Λ ■ (1 - /) mit /■ = — ¥ 1

«ν

erfüllt, wobei h die Steigung des herzustellenden Gewindes, /das Drehzahlverhältnis von Fräser und Werkstück und /7rdie Drehzahl des Fräsers sowie ns die Werksiückdrehzahl bedeuten, und wobei die Schneiden entlang mindestens eines Gewindegangs engeordnet sind, dessen Steigung mit derjenigen des herzustellenden Gewindes identisch ist, dessen Steigungsrichtung sich von derjenigen des herzustellenden Gewindes jedoch unterscheidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlverhältnis /zwischen ca. 0,8 und 1,2 verwendet wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, mit einer antreibbaren, eine Werkstückspannvorrichtung aufweisenden Werkstückspindel und einer eine Fräserspannvorrichtung aufweisenden Werkzeugspindel, wobei Werkstück- und Werkzeugspindel ungefähr parallel zueinander verlaufen und in Richtung der Werkstückspindel mittels eines Vorschubantriebs relativ zueinander verschiebbar sind, sowie mit einem an seinem Umfang mehrere Zähne aufweisenden Fräser, wobei das Werkstück oder der Fräser eine öffnung aufweist, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser des anderen Teils ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fräserzähne (68a, 6Sb, 6Sc etc.) entlang mindestens eines Gewindegangs angeordnet sind, dessen Steigungsrichtung sich von derjenigen des her/.ustellenden Gewindes (102; 102') unterscheidet, wobei der Vorschubantrieb (40,42,44,45,48,50,46,52,54,56) so ausgebildet ist, daß die Vorschubgröße 5 pro Werkstückumdrehung die Bedingung

s = /; ■ (1 -/) mit / =-2i-1= 1

"s
35

erfüllt, wobei h die Steigung des herzustellenden Gewindes, /das Drehzahlverhältnis von Fräser und Werkstück und /7/ die Drehzahl des Fräsers sowie /7.sdie Werkstückdrehzahl bedeuten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale radiale Höhe der Fräscr/.ähnc (68a. 686,68cetc.) entgegen der Fräserdrehrichtung (A)zunimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe eines jeden

Fräserzahns (68a, 68£>, 68cetc.) entgegen der Fräserdrehrichtung abnimmt.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

Werkzeugspindelachse mit der Werkstückspindeiachse einen Winkel (;') bildet, der gleich der Summe der Steigungswinkel von Werkstückgewinde (λ) und Fräsergewindegang {ß) ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (68a, 68£>, 68c etc.) des Fräsers (68) entlang mehrerer Gewindegänge angeordnet sind und vorzugsweise bis zu drei Gewindegänge bilden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gewindes an einem sich drehenden Werkstück mit Hilfe eines Fräsers, wobei für Werkstück und Fräser derart unterschiedliche Durchmesser gewählt werden, daß sich eines der beiden Teile in eine Öffnung des anderen Teils einfahren läßt, und wobei der Fräser an seinem Umfang mehrere Schneiden aufweist, deren Profil demjenigen des herzustellenden Gewindes entsprechend gestaltet ist, und wobei ferner die Einwirkungsstelle der Schneiden am Werkstück längs desselben vorgeschoben sowie die Schneiden gegenläufig zum Werkstück um eine Achse gedreht werden, welche zur Drehachse des Werkstücks ungefähr parallel verläuft. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

bo Innengewinde mit hoher Rundlaufgenauigkcit wurden bisher auf Drehautomaten vorzugsweise durch eines der folgenden Verfahren hergestellt:

Gewindestrehlen

Dabei wird mit einem Werkzeug gearbeitet, welches nur eine einzige zahnförmige, im Profil demjenigen des herzustellenden Gewindes angepaßte Schneide aufweist und der Steigung des Gewindes entsprechend in Richtung der Werkstückspindelachse vorgeschoben wird. Die Herstellung des Gewindes erfolgt in mehreren Durchgängen, zwischen denen das Werkzeug in radialer Richtung zugestellt wird. Dieses Verfahren führt /war

zu einem Gewinde hoher Qualität, es ist jedoch zeitaufwendig, da mehr als die Hälfte der Arbeitszeit für das radiale und axiale Zurückziehen sowie für das radiale Zustellen des Werkzeugs benötigt wird. Ferner lassen sich keine zufriedenstellenden Werkzeugstandzeiten erreichen, da die ganze Zerspanungsarbeit von einer einzigen Werkzeugschneide geleistet werden muß. Schließlich ergeben sich bei der Herstellung von Innengewinden an Werkstücken, die aus einem Werkstoff bestehen, der zur Bildung langer Späne neigt, besondere Probleme dadurch, daß die langen Späne dazu neigen, die Gewindebohrung zu verstopfen, was zum Bruch des Werkzeugs führen kann. Wird ein Gewindesirehler mit mehreren Zähnen verwendet, entfällt lediglich der Nachteil, daß die ganze Zerspanungsarbeit von einer einzigen Schneidkante geleistet werden muß.

Gewindewirbeln

Hierbei handelt es sich um das Fräsen eines Innengewindes mit einem innerhalb der Gewindebohrung liegenden Gewindefräser. Für die Herstellung langer Gewinde wird ein scheibenförmiger, mit beliebiger Drehzahl anlreibbarer Fräser benutzt und das Werkstück entsprechend der Steigung des herzustellenden Gewindes gedreht und am Fräser vorbeigeführt. Der Fräser dringt zwar sofort auf volle Gewindetiefe ein, er bildet auch η kurze Späne und erreicht wegen der Bearbeitung des Werkstücks durch mehrere Zähne bessere Standzeiten.

Dieses Herstellungsverfahren bedingt jedoch eine außerordentlich niedere Drehzahl des Werkstücks, was z. B. auf Mehrspindel-Drehautomaten nicht möglich ist, da bei letzteren in der Regel nur eine einzige, relativ hohe Arbeilsdrehzahl der Werkstücksnindel zur Verfügung steht (und zwar auch nur in einer Drehrichtung).

20 Gewindefräsen

Hierzu wird ein walzenförmiger Gewindefräser mit mehreren Längsrillen zur Erzeugung kurzer Späne verwendet, dessen Länge derjenigen des herzustellenden Gewindes entspricht. Er dringt sofort auf volle Gewindetiefe in das Werkstück ein, und eine axiale Verschiebung zwischen Werkstück und Fräser erfolgt nicht. Werkstück- und Fräserdrehzahl sind gleich groß, jedoch drehen sich beide entgegengesetzt, so daß das hergestellte Gewinde demjenigen des Fräsers entspricht, jedoch mit entgegengesetzter Steigungsrichtung. Für dieses Verfahren gilt hinsichtlich der Werkstückdrehzahl das zum Gewindewirbeln gesagte, wegen der Herstellung des Gewindes im Verlauf einer einzigen Werkstückumdrehung wird der Fräser stark beansprucht, und das hergestellte Gewinde zeigt eine facettenartige Oberfächenstruktur. die die Zähnezahl des Fräsers erkennen läßt.

Gewindestrehlfräsen

Schließlich ist auch ein Mehrspindel-Drehautomat mit einer Gewindestrehleinrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der eingangs erwähnten Art bekannt (DE-PS 26 23 161); in der letzteren wird zur Herstellung eines Innengewindes ein sleigungsloser Fräser verwendet, mit dem das Gewinde, wie beim Strehlen üblich, in mehreren Durchgängen hergestellt wird. Der Vorschub des Werkzeugs je Werkstückumdrehung entspricht auch bei dieser Gewindestrehleinrichtung wiederum der Ganghöhe. Nachdem es sich um ein Strehlverfahren handelt, müssen natürlich die vorstehend im Zusammenhang mit dem reinen Gewindestrehlen erläuterten Totzeiten in Kauf genommen werden. Außerdem erfordert die bekannte Gewindestrehleinrichtung einen hohen konstruktiven Aufwand, da die Fräserwelle, ihre Lagerung und ihre Antriebsteile die raschen Strehlbewegungen ausführen müssen, was sich angesichts der großen bewegten Massen nur mit einer verhältnismäßig niederen Strehlfrequenz durchführen läßt, so daß die Stückzeiten zusätzlich erhöh! werden. Andererseits kann bei diesem bekannten Verfahren wegen seiner Ähnlichkeit mit dem Gewindestrehlen mit der hohen Werkstückdrehzahl der Werkstückspindeln von Mehrspindel-Drehautomaten gearbeitet werden. Außer den relativ langen Totzeiten und den vorstehend erläuterten konstruktiven Nachteilen ist aber noch der Nachteil in Kauf zu nehmen, daß die Flanken der mit diesem bekannten Verfahren hergestellten Gewinde eine starke Facettenstruktur aufweisen.

Ausgehend von diesem zuletzt erläuterten Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gcwindeherstellverfahren zu schaffen, das sich auch für die Herstellung von Innengewinden hoher Rundlaufgenauigkeit auf Mehrspindel-Drehautomaten eignet und die Nachteile des hohen konstruktiven Aufwands und der großen Totzeiten des Gewindestrehlfräsens vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die Einwirkungsstelle pro Werkstückumdrehung um eine Strecke 5 vorgeschoben wird, welche die Bedingung

.v = Λ ■ (1 -/) mit / =-!^-¥ 1

»s

erfüllt, wobei h die Steigung des herzustellenden Gewindes, /das Drehzahlverhältnis von Fräser und Werkstück und or die Drehzahl des Fräsers sowie ns die Werkstückdrehzahl bedeuten, und wobei die Schneiden entlang t>o mindestens eines Gewindegangs angeordnet sind, dessen Steigung mit derjenigen des herzustellenden Gewindes identisch ist, dessen Steigungsrichtung sich von derjenigen des herzustellenden Gewindes jedoch unterscheidet. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur die Bedingung erfüllt sein muß. daß die Drehzahl des Werkstücks nicht gleich der Fräserdrehzahl ist, kann bei dtn hoh^.i Werkstückspindeldrehzahlen gearbeitet werden, wie sie beim Arbeiten auf einem Mehrspindel-Drehautomaten notwendigerweise verwendet werden müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ferner die Herstellung eines Gewindes in einem einzigen Durchgang, so daß der Fräser nur ein einziges Mal über den Gewindebereich des Werkstücks geführt zu werden braucht und dann in radialer Richtung zurückgezogen, d. h. außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird. Zur Herstellung

steigungsgleicher Gewinde unterschiedlichen Durchmessers an einem Werkstück ist es auch nur erforderlich, den Fräser relativ zum Werkstück in radialer Richtung zu verschieben, während bei den allgemein üblichen Verfahren Gewindebohrer, Schneideisen oder dergleichen unterschiedlichen Durchmessers erforderlich sind.

Bei der Herstellung eines Innengewindes umfaßt das Werkstück den in die Werkstücköffnung eintauchenden Fräser; das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber auch zur Herstellung von Außengewinden, wobei dann ein ring- oder hülsenförmiger Fräser verwendet wird, der an seinem Innenumfang die Schneidzähnc mil dazwischenliegenden Rillen oder Lücken aufweist und über das Werkstück gefahren wird, d. h. anders als beim herkömmlichen Gewindefräsen umfaßt der Fräser das Werkstück. Dennoch dreht sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch bei der Herstellung eines Außengewindes der Fräser gegenläufig zum Werkstück, während bei

ίο dem vorstehend geschilderten bekannten Gewindestrehlfräsen (DE-PS 26 23 161) der Fräser beim Herstellen von Außengewinden im gleichen Drehsinn wie das Werkstück angetrieben werden soll (s. Spalte 4. Zeilen 21 und 22).

Wenn vorstehend und im folgenden davon die Rede ist, daß sich der Fräser gegenläufig zum Werkstück dreht, so sol! hierunter verstanden werden, daß sich Werkstück und Fräser an der Eingriffsstelle des letzteren entgcgengesetzt aneinander vorbeidrehen. Wie sich aus dem Folgenden noch ergeben wird, müssen die Profile der Fräserschneiden mit dem Profil des herzustellenden Gewindes nicht exakt identisch sein. Da sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. auch konische Gewinde herstellen lassen, muß die Vorschubrichlung des Fräsers nicht parallel zur Werkstückspindelachse verlaufen, und den nachfolgenden Erläuterungen kann entnommen werden, daß die Achse, um die die Fräserschneiden angetrieben werden, nicht nur gegenüber der Werkstückdrehachse geneigt sein kann, sondern auch gegenüber der von den Kämmen des herzustellenden Gewindes definierten Fläche.

Da bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, anders als beim Arbeiten mit einem Gewindebohrer bei der Herstellung eines Innengewindes oder mit einem Schneideisen bei der Herstellung eines Außengewindes. Fräser und Werkstück nicht über den ganzen Werkzeugumfang in Eingriff miteinander stehen, ergibt sich eine geringere Drehmomentbelastung von Werkstück und Werkzeug, weshalb ein unerwünschtes Aufweiten des Werkstücks bzw. des Werkzeugs und die damit verbundenen Ungenauigkeiten vermieden werden. Während beim Gewindestrehlen und Gewindestrehlfräsen hohe Vorschubgeschwindigkeiten des Werk/.cugs schon deshalb notwendig sind, um die Stückzeiten nicht noch mehr zu erhöhen, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit verhältnismäßig langsamen Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet werden. Da infolgedessen die Massenkräfte sehr viel kleiner als bei den erwähnten bekannten Verfahren sind, lassen sich vorgegebene Gewindelängen viel exakter einhalten, so daß es z. B. möglich ist, Gewinde bis unmittelbar an einen Bund oder einen Boden zu schneiden. Schließlich lassen sich mit Hilfe eines Lineals, einer Kopier- oder einer NC-Steucrung radiale Bewegungen des Fräsers so steuern, daß konische Gewinde und/oder mehrere Gewinde unterschiedlichen Durchmessers in einem Durchlauf hergestellt werden können, was beim Gewindestrehlen oder Gcwindestrehlfräsen zum Teil nicht möglich ist.

Für die Praxis haben sich Werte für das Drehzahlverhältnis/bewährt, die zwischen ungefähr 0,8 und 1,2 liegen (wiederum unter Ausschluß des Werts 1,0).

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die, wie die bekannte Vorrichtung nach der DE-PS 26 23 161, eine eine Werkstückspannvorrichtung aufweisende Werkstückspindel und eine eine Fräserspannvorrichtung aufweisende Werkzeugspindel besitzt, wobei Werkstück- und Werkzeugspindei ungefähr parallel zueinander verlaufen und in RLIitung der Werkstückspindel mittels eines Vorschubantriebs relativ zueinander verschiebbar sind, und die einen an seinem Umfang mehrere Zähne aufweisenden Fräser besitzt, wobei das Werkstück oder der Fräser eine öffnung aufweist, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser des anderen Teils ist; eine solche Vorrichtung wird nun erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Fräserzähne entlang mindestens eines Gewindegangs angeordnet sind, dessen Steigungsrichtung sich von derjenigen des herzustellenden Gewindes unterscheidet, wobei der Vorschubantrieb so ausgebildet ist, daß die Vorschubgröße s pro Werkstückumdrehung die Bedingung

s = h ■ (1 -/) mit i = — ¥ \
η s

erfüllt, wobei /?die Steigung des herzustellenden Gewindes, /das Drehzahlverhältnis von Fräser und Werkstück und T\f die Drehzahl des Fräsers sowie ns die Werkstückdrehzahl bedeuten. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also ein Fräser verwendet, dessen Zähne ein Gewinde mit derselben Steigung wie diejenige des herzustellenden Gewindes definieren, wobei die Steigungsrichtung jedoch eine andere ist — für die Herstellung eines Rechtsgewindes hat der Fräser also eine Linkssteigung und umgekehrt. Wegen der unterschiedlichen Durchmesser von Werkstückgewinde und Fräsergewinde sind aber die Gewindesteigungswinke! trotz gleicher Gewindesteigungen unterschiedlich. Ein verhältnismäßig großer Durchmesserunterschied zwischen Fräser- und herzustellendem Werkstück-Gewinde ist erforderlich, um das Werkzeug radial zurückzuziehen und vom Werkstück lösen zu können; dieser Unterschied bringt aber auch den Vorteil mit sich, daß sich keine langen Späne bilden können und ein größerer Raum für die Aufnahme der Späne vorhanden ist. Schließlich sei noch erwähnt, daß auch die Herstellung eines Außengewindes mit einem das Werkstück nicht umfassenden Fräser als unter die Erfindung fallend zu betrachten ist, wobei sich dann allerdings eine gewisse Facettenoder Polygonstruktur des Gewindes nicht ganz vermeiden läßt, da sich das Werkzeug nicht so gut an das Werkstück anschmiegt, wie dies bei Verwendung eines ring- oder hülsenförmigen Fräsers der Fall ist.

Damit nicht schon der erste, mit einem Werkstückbereich in Eingriff kommende Zahn des Fräsers das Gewinde in seiner vollen Tiefe herausarbeiten muß, empfiehit es sich, einen Fräser zu verwenden, bei dem die maximale radiale Höhe der Fräserzähne entgegen der Fräserdrehrichtung zunimmt, d. h. der mit dem jeweiligen

Werkslückbereich zuerst in Eingriff kommende Fräserzahn hat eine geringere radiale Höhe als es der Tiefe des herzustellenden Gewindes entspricht; der nächste Fräserzahn ist etwas höher und sofort. Entsprechend könnte man mit der Breite der Fräserzähne verfahren.

Es ist von Vorteil, wenn die radiale Höhe eines jeden Fräserznhns entgegen der Fräserdrehrichtung abnimmt, d. h. wenn man an den Fräserzähnen einen Hinterschnitt vorsieht. ί

liin Gewindefräser, bei dem die radiale Höhe der Fräserzähne entgegen der Fräserdrehrichtung zunimmt, ist an sich bekannt (DE-AS 27 18 379). wobei die Fräserzähne ebenso wie bei einem anderen bekannten Gewindefräser (DE-OS 29 52 384) längs einer Wendel angeordnet sind, d. h. einen Gewindegang definieren. In beiden Fällen handelt es sich aber um Fräser für die Herstellung von Außengewinden, wobei Werkstück und Gewindefräser mit gleicher Drehzahl sowie gleicher Drehrichtung angetrieben werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte die Fräserachse grundsätzlich parallel zur Werkstückdrehachse verlaufen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Werkzeugspindelachse mit der Werkstückspindelachse jedoch einen Winkel, der gleich der Summe der Steigungswinkel von Werkstückgewinde und Fräsergewindegang ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Fräserzähne exakt an die Flanken der Werkstückgewindegänge anschmiegen.

Die Schrägsteüung der Fräserachse relativ zur Achse des herzustellenden Gewindes ist an sich bereits bekannt, jedoch für einen steigungslosen Gewindefräser zum Gewindewirbeln (DE-PS 9 74 531).

In der folgenden Tabelle werden die Fräserdrehzahl in Abhängigkeit von der Werkstückdrehzahl sowie die Vorschubrichtung des Fräsers relativ zum Werkstück für alle möglichen Gewinde angegeben, wobei die Angaben über die Drehrichtung von Werkstück und Fräser auf der DIN-Norm beruhen (danach ist die Drehrichtung eines von einer Spindel gehaltenen Gegenstands durch diejenige Drehrichtung definiert, die der Gegenstand aufweist, wenn man auf das frontseitige Spindelende sieht; nach dieser Definition drehen sich demnach Werkstück und Fräser gleichsinnig, wenn sie sich bei einer Betrachtung quer zur Werkstück- und zur Fräserspindel gegensinnig drehen). Schließlich bedeutet »Fräservorschubrichtung von der Spindel«, daß sich der Fräser von der Werkstückspindel entfernt, während »zur Spindel« bedeutet, daß sich der Fräser der Werkstückspindel nähert. Weiter bedeuten in der folgenden Tabelle /7/ die Fräserdrehzahl und ns die Werkstückdrehzahl. Die in dieser Tabelle angegebenen Relationen sind als zur Erfindung gehörend zu betrachten.

Rechtsgewinde (Fräsersteigung links) Außengewinde Innengewinde

Linksgewinde
(Fräsersteigung rechts)
Außengewinde Innengewinde

Drehrichtung
(Werkstück und Fräser)
Rechts

Friiservorschubrichtung
/ur Spindel np > ns

von der Spindel np < ns

Drehrichtung
(Werkstück und Fräser)
Links

Fräservorschubrichtung
zur Spindel np < ns

von der Spindel nF>ns

np < n_s np > n_s

n_s

ns

n_F> n_s

Hf < n_s

n_s

n_F < ns n_F > ns

Im folgenden soll die Erfindung anhand zweier besonders vorteilhafter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen axialen Vertikalschnitt durch den von der Erfindung betroffenen Bereich eines Mehrspindel-Drehautomaten,

F i g. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1 in größerem Maßstab.

F i g. 3 und 4 zwei Schnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 in F i g. 2, jedoch jeweils um 90" gedreht,

F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 2, wobei sich der Fräser jedoch im Eingriff mit dem Werkstück befindet,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in F i g. 5 und

F i g. 7 und 8 den F i g. 5 und 6 entsprechende Darstellungen einer zweiten Ausführungsform zur Herstellung eines Außengewindes.

Die F i g. 1 zeigt einen Teil eines Maschinengestells 10, in dem eine zentrale Antriebswelle 12 und eine um die Achse der letzteren drehbare Spindeltrommel 14 gelagert sind. Auf dem Maschinengestell 10 ist ein Antriebsmotor 16 montiert, welcher über einen Riementrieb 18 und ein durch den letzteren angetriebenes Zahnrad 20 ein auf der Antriebswelle 12 befestigtes Zahnrad 22 antreibt. In der Trommel 14 sind mehrere, mit Spannfuttern 24 ausgerüstete Werkstückspindeln 26 drehbar gelagert, deren jede ein mit ihr fest verbundenes Zahnrad 28 trägt, welches mit einem auf der Antriebswelle 12 befestigten Zahnrad 30 kämmt, so daß alle Werkstückspindeln stets gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl angetrieben werden.

Auf dem in Fig. 1 gezeigten rechten Ende der zentralen Antriebswelle 12 ist ein Abtriebszahnrad 34 befestigt

welches über ein Zwischenrad 35 ein Zahnrad 36 antreibt, das auf einer im Maschinengestell 10 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagerten Werkzeugantriebswelle 38 befestigt ist. Ein weiteres, auf der Wcrkzeugantriebswelle 38 befestigtes Zahnrad 40 kämmt mit einem Zwischenrad 42, welches ebenso wie ein ihm benachbartes und mit ihm fest verbundenes Zwischenrad 44 auf einer im Maschinengestell 10 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagerten Steuerwelle 46 drehbar gelagert ist. Das Zwischenrad 44 kämmt mit einem Zwischenrad 45, welches auf der Werkzeugantriebswelle 38 drehbar gelagert und mit einem benachbarten Zwischenrad 48 fest verbunden ist. Das letztere kämmt mit einem Antriebsrad 50 der mit ihm fest verbunden Steuerwelle 46. Auf dieser ist eine Vorschub-Steuerkurve 52 befestigt, in die ein an einer Vorschubhülse 54 befestigter Abtaster 56 eingreift. Die Vorschubhülse ist im Maschinengestell 10 und auf der Werkzeugantriebswelle 38 — in Längsrichtung derselben — verschiebbar gelagert.

Auf einer zum Maschinengestell 10 gehörigen Führung 60 ist ein Schlitten 62 parallel zu den Achsen der Werkstückspindeln 26 verschiebbar geführt. Dieser trägt eine als Ganzes mit 64 bezeichnete Gewindcfräscinrichtung, die an Hand der F i g. 2 bis 4 näher erläutert werden soll. Die F i g. 1 zeigt noch einen Fräser 68 dieser Gewindefräseinrichtung sowie ein Werkstück 66, in dem mit Hilfe dieses Fräsers ein Innengewinde erzeugt werdensoll.

Wie die F i g. 2 erkennen läßt, ist das linke Ende der Werkzeugantriebswelle 38 als Vielkeilwellenabschniit 38;; ausgebildet. Die Achse 386 der Werkzeugantriebswelle fluchtet mit der Achse 26a derjenigen Werkstückspindel, die sich vor der Gewindefräseinrichtung 64 befindet. Den Fig.3 und 4 kann entnommen werden, daß der Schlitten 62 schalenförmig ausgebildet ist; er trägt ein hinteres Gehäuse 70 sowie ein vorderes Gehäuse 72 der Gewindefräseinrichtung 64, zwischen denen sich eine als Ganzes mit 74 bezeichnete Gelenkwelle erstreckt. Diese umfaßt zwei homokinetische Gleichlaufgelenke 76, über die und ein Zwischenstück 78 ein im hinteren Gehäuse 70 drehbar gelagerter Wellenkörper 80 mit einer im vorderen Gehäuse 72 untergebrachten Fräscrwel-Ie 82 in Antriebsverbindung steht. Der Vielkeilwellenabschnitt 38a erlaubt es zusammen mit einer entsprechenden Verzahnung im Innern des als Hohlkörper ausgebildeten Wellenkörpers 80, den letzteren anzutreiben und ihn dennoch in Längsrichtung der Werkzeugantriebswelle 38 zu verschieben.

In einer Bohrung 86 des vorderen Gehäuses 72, deren Achse zu der Achse 82a der Fräserwelle 82 parallel verläuft, mit der Achse 26a der vor dem Fräser 68 liegenden Werkstückspindel 26 einen Winkel γ bildet und die Achse 26a erfindungsgemäß in der Mitte des Fräsers 68 schneidet (s. Fig. 2), ist eine Lagerhülse 88 drehbar gelagert. Sie besitzt eine zur schrägen Bohrung 86 exzentrische Bohrung 90, in der die Fräserwelle 82 drehbar gelagert ist, so da sich die letztere durch Drehen der Lagerhülse 88 bezüglich der Achse der oberen Werkstückspindel 26 in radialer Richtung zustellen bzw. zurückziehen läßt. Die Art des Antriebs des Fräsers über eine Gelenkwelle sowie die einfache Art und Weise, wie die Fräserwelle schräg gelagert sowie in radialer Richtung zustellbar bzw. zurückziehbar gehalten wird, stellen besondere Merkmale der erfindungsgemäßen Gewindefräseinrichtung dar. Dasselbe gilt für deren Verschiebung über einen sie tragenden Schlitten 62 und eine an der Gewindefräseinrichtung 64 angreifende Vorschubsteuerung.

Wie die Fig.4 zeigt, dienen zwei im vorderen Gehäuse 72 untergebrachte Hydraulikzylinder 94 mil ihren Kolben % dazu, die Lagerhülse 88 zu verdrehen; diese weist zu diesem Zweck an ihrem rückwärtigen F.nde einen Ausschnitt auf, der zur Bildung zweier Angriffsflächen 98 für die Kolben 96 führt.
Schließlich sei noch erwähnt, daß die Fräserwelle 82 an ihrem vorderen Ende mit einer Spannvorrichtung 100 versehen ist, um einen Fräser 68 auswechselbar an der Fräserwelle befestigen zu können.

Die F i g. 5 und 6 zeigen das Werkstück 66 nach Fertigstellung eines Innengewindes 102, wobei jedoch der Fräser 68 so dargestellt wurde, daß er sich noch im Eingriff mit dem Werkstück befindet, d. h. sich an die Flanken des Innengewindes anschmiegt. In Fig.5 wurden die Antriebsdrehrichtungen des Fräsers 68 und des Werkstücks 66 durch Pfeile A und B gekennzeichnet. Das Innengewinde 102 wurde als Rechtsgewinde mit einer Steigung h und einem Steigungswinke! χ dargestellt, infolgedessen bilden nacheinander zum Eingriff mit dem Werkstück kommende Zähne 68a.686,68c... 68g; 68Λ, 68/... des Fräsers 68 ein Linksgewinde gleicher Steigung h wie das Innengewinde 102. Wegen des kleineren Durchmessers des Fräsers 68 bilden die Fräserzähne jedoch ein Gewinde mit einem größeren Steigungswinkel ß, so daß die Neigung der Achse des Fräsers 68 gegenüber der Achse des Innengewindes 102 und damit gegenüber der Werkstückspindelachse 26a, d. h. der Winkel y, den Wert (λ +/?) besitzt. Die F i g. 5 läßt den Hinterschnitt der Zähne des Fräsers 68 erkennen, die F i g. 6 den Umstand, daß die radiale Höhe des ersten, mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Fräserzahns 68a geringer als diejenige des zweiten Fräserzahns 686 etc. ist, d. h. daß die radiale Höhe der nacheinander zum Eingriff kommenden Fräserzähne entgegen der Fräserdrehrichtung zunimmt, zumindest über die ersten zwei oder drei der mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Fräserzähne. Dreht sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fräser 68 schneller als das Werkstück 66, so ist die Vorschubrichiung des Fräsers nach links gerichtet. Im übrigen wird in diesem Zusammenhang auf die vorstehend wiedergegebene Tabelle verwiesen.

An Hand der Fig. 7 und 8 wird deutlich, wie sich mit Hilfe der Erfindung in analoger Weise an einem Werkstück 66' ein Außengewinde 102' herstellen läßt. Zu diesem Zweck wird ein ring- oder hülsenförmigcr Fräser 68' verwendet, dessen Zähne 68a'etc. wiederum ein Längsgewinde definieren, wenn es sich bei dem Außengewinde 102' um ein Rechtsgewinde handelt, sowie einen Innendurchmesser D definieren, welcher wesentlich größer als der Außendurchmesser ddes Außengewindes 102' ist.

Durch entsprechende Gestaltung der Vorschub-Steuerkurve 52 für den Fräservorschub ist es auch möglich, L. B. an ein tiefer in einem Werkstück liegendes Innengewinde mit dem Fräser im Eilgang schnell heranzufahren. Ebenso können Gewindeunterbrechungen wie Nuten (sogenannte Einstiche) im Eiigang schnell überfahren

b5 werden, ohne daß der Fräser den Steigungsverlauf des herzustellendes Gewindes verläßt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Gewindes an einem sich drehenden Werkstück mit Hilfe eines Fräsers, wobei für Werkstück und Fräser derart unterschiedliche Durchmesser gewählt werdeii, daß sich eines der beiden Teile in eine Öffnung des anderen Teils einfahren läßt, und wobei der Fräser an seinem Umfang mehrere Schneiden aufweist, deren Profil demjenigen des herzustellenden Gewindes entsprechend gestaltet ist, und wobei die Einwirkungsstelle der Schneiden am Werkstück längs desselben vorgeschoben sowie die Schneiden gegenläufig zum Werkstück um eine Achse gedreht werden, welche zur Drehachse des Werkstücks ungefähr parallel verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkungsstelle pro Werk-Stückumdrehung um eine Strecke s vorgeschoben wird, welche die Bedingung